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鼻咽癌是一种最常见的的头颈部恶性肿瘤,其发病率和死亡率占头颈部恶性肿瘤的首位。而我国是鼻咽癌的高发地区。其发病机制比较复杂,包括遗传、环境、EB病毒等多因素的影响。目前的研究包括基因的突变、分子通道的变化、蛋白质组学、基因组学等,但是都难以全面理解鼻咽癌的发生、发展,给鼻咽癌的治疗带来了困难。鼻咽癌的早期诊断和早期治疗与其预后有很大关系,早期患者治疗后5年生存率可以达到80%以上,而中晚期患者的5年生存率小于20%,这与鼻咽癌发病部位与检查手段有一定关系。目前鼻咽癌的诊断还是以鼻咽镜检查为主,价格贵,而且对人体有伤害,还没有一种准确、快速、简便、适合大规模筛查的鼻咽癌早期诊断方法。 代谢组学是与基因组学、转录组学和蛋白质组学共同组成系统生物学,它们分别通过DNA、mRNA、蛋白质和代谢产物研究生物体系的结构和功能。代谢组学是通过定量研究生物体受刺激前后(包括基因修饰和病理生理刺激)代谢物的动态变化来研究生物体系的一种技术,其是对各种代谢途径中分子量在1000以下的小分子代谢物进行定性和定量分析。通过研究生物体在不同生长环境以及发育阶段中的各种化合物,对其代谢路径进行跟踪,以便探索出基因、蛋白和代谢产物之间复杂的相互作用关系,系统地对生物体功能进行阐述。代谢组学技术是以血清、尿液、唾液为检测标本,对人体基本没有任何伤害,方法适合人群的筛查以及早期监测。 代谢组学常用的检测方法包括核磁共振波谱(NMR)、气相色谱质谱联用技术(GC-MS)、液相色谱质谱联用技术(LC-MS)、毛细管电泳质谱联用技术(CE-MS)等。各种方法均有自己的优势。本研究中我们使用核磁共振波谱(NMR)技术,其优势在于对样品的无损伤性,不会破坏样品的性质和结构;同时样品处理简单,无需分离过程,更适合临床标本的处理;对任何样品检测无偏向性,NMR对所有的化合物灵敏度都是相同的。 本文建立了基于核磁共振波谱技术的鼻咽癌血清和尿液的代谢组学研究方法,研究了鼻咽癌动物模型的血清代谢组学变化,分析了鼻咽癌患者与正常人血清和尿液的代谢谱的差异,同时对比分析了治疗前后鼻咽癌患者血清代谢谱的差异。主要内容和结果如下: 1.采用核磁共振波谱(NMR)分析的代谢组学方法,考察了20例鼻咽癌患者和20例对照人群的血清代谢谱的差异,利用非监督的主成成分分析,能看到鼻咽癌患者和正常人代谢谱的差异,进一步利用OPLS-DA的方法,寻找对区分两组模型贡献较大的变量,可以得到与鼻咽癌相关代谢物的变化,主要包括乙酰乙酸,丙酮酸盐,肌酸,氧化三甲胺等在鼻咽癌组降低,而N-乙酰糖蛋白,甲硫氨酸,胆碱,牛磺酸等在鼻咽癌组中升高。 2.采用核磁共振波谱(NMR)分析的代谢组学方法,考察了20例鼻咽癌患者和20例对照健康人群的尿液代谢谱的差异,利用PCA分析观察到NPC患者与健康人群代谢物谱存在差异,进一步使用OPLS-DA方法建立模型,寻找出对区分两组模型贡献较大的变量,可以得到与鼻咽癌相关代谢物的变化,其中二甲胺、牛磺酸表达上调,而乳酸、肌酐、肌氨酸、氧化三甲胺、葡萄糖、马尿酸、柠檬酸、琥珀酸在鼻咽癌组明显降低。 3.人鼻咽癌细胞株CNE-1传代培养后,将1x107肿瘤细胞悬液0.1ml注射于裸鼠上肢部位,建立人鼻咽癌荷瘤裸小鼠模型,3周后,抽取模型血清标本,液氮保存备用。利用核磁共振波谱技术(NMR)检测模型动物血清,同时与主成分分析法(PCA)和OPLS-DA相结合,比较正常裸鼠血清与荷瘤裸鼠血清的代谢特征变化。正常裸鼠血清与荷瘤裸鼠血清代谢特征有明显差异,总体上正常裸鼠血清与荷瘤裸鼠血清在Scores图中明显分为两组,LoadingS图中表明将正常裸鼠血清与荷瘤裸鼠血清分开的主要因素是LDL/VLDL、乳酸、异亮酸、胆碱类化合物、牛磺酸、不TMAO以及糖类。与正常裸鼠血清比较,荷瘤裸鼠血清N-乙酰糖蛋白,甲硫氨酸,胆碱,牛磺酸含量相对增加,而乙酰乙酸,丙酮酸盐,肌酸,氧化三甲胺,LDL/VLDL、乳酸、异亮酸等含量降低。与人血清代谢物相比,两者代谢物差异一致,说明鼻咽癌荷瘤裸鼠模型是有效和可靠的。 4.采用核磁共振波谱(NMR)分析的代谢组学方法,对比分析了放射治疗后的鼻咽癌患者与鼻咽癌患者以及正常人群尿液代谢谱的差异,同时利用主成分分析法(PCA)和OPLS-DA相结合,比较三组血清的代谢特征变化。总体上放射治疗后的鼻咽癌患者与鼻咽癌患者在Scores图中明显分为两组,而放射治疗后的鼻咽癌患者与正常人群在Scores图中不能明显分开。Loadings图中表明将放射治疗后的鼻咽癌患者与鼻咽癌患者尿液分开的主要因素是 TMAO、葡萄糖、乳酸、肌酐和肌氨酸,其含量在鼻咽癌患者中均显著降低,而放射治疗后鼻咽癌患者与健康人群代谢物无显著性差异。